化工原理换热器课程设计

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1、广西大学化学化工学院2014-1-15广西大学化学化工学院《化工原理课程设计》设计题目：列管式换热器设计小组姓名：甄明祥专业班级：过程装备与控制工程111班学号：1104310143指导老师：张琳叶20广西大学化学化工学院2014-1-15目录1.1概述………………………………………………………………31.2.换热器设计任务书………………………………………………31.3换热器的结构类型………………………………………………41.4换热器材质的选择………………………………………………61.5设计方案简介……………………………………………………72.1设计参数…………………………

2、………………………………102.2计算总传热系数…………………………………………………102.3工艺结构尺寸……………………………………………………112.4换热器核算………………………………………………………132.4.1.热流量核算………………………………………………132.4.2．换热器内流体的流动阻力……………………………153.1设计结果一览表…………………………………………………173.2主要符号说明……………………………………………………184.1设计心得…………………………………………………………185.1参考文献…………………………………………………………

3、1920广西大学化学化工学院2014-1-151.1概述列管式换热器又称为管壳式换热器，是最典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，主要有壳体、管束、管板、折流挡板和封头等组成。一种流体在关内流动，其行程称为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。其主要优点是单位体积所具有的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，因此在高温、高压和大型装置上多采用列管式换热器。为提高壳程流体流速，往往在壳体内安装一定数目与管束相互垂直的折流挡板。折流挡板不仅可防止流体短路、增加流体流速，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍

4、流程度大为增加。列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有差别。若两流体温差较大（50℃以上）时，就可能由于热应力而引起设备的变形，甚至弯曲或破裂，因此必须考虑这种热膨胀的影响。1.2设计任务及操作条件1.2.1处理能力：（30万吨/年）41666.7kg/h的煤油1.2.2.设备形式：列管式换热器1.2.3.操作条件1.2.4煤油：入口温度150°C出口温度50°C1.2.5冷却介质：自来水入口温度20C出口温度30°C20广西大学化学化工学院2014-1-151.2.6允许压降:不大于100Kpa1.2.7煤油定性温度下的

5、物性数据：密度774kg/m3粘度0.604pa.s比热容2.33KJ/(Kg.°C)导热系数0.138W/m.°C冷却水：水的密度ρi＝996.95kg/m3定压比热容   Cpi＝4.18kJ/kg℃热导率       λi＝0.6078W/m℃粘度        μi＝0.8937mPa﹒s1.2.7选择适宜的列管换热器并核算1.2.7.1传热计算1.2.7.2管，壳程流体阻力的计算1.2.7.3计算结果表1.2.7.4总结1.3换热器的结构类型换热器是化工、石油、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。由于生产规模、物料的性质、传热的要求等各不相同，

6、故换热器的类型也是多种多样。按用途它可分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。根据冷、热流体热量交换的原理和方式可分为三大类：混合式、蓄热式、间壁式。20广西大学化学化工学院2014-1-151）间壁式换热器又称表面式换热器或间接式换热器。在这类换热器中，冷、热流体被固体壁面隔开，互不接触，热量从热流体穿过壁面传给冷流体。该类换热器适用于冷、热流体不允许直接接触的场合。间壁式换热器的应用广泛，形式繁多。将在后面做重点介绍。直接接触式换热器又称混合式换热器。在此类换热器中，冷、热流体相互接触，相互混合传递热量。该类换热器结构简单，传热效率高，适用于冷、热流体允许直接接触

7、和混合的场合。常见的设备有凉水塔、洗涤塔、文氏管及喷射冷凝器等。2）蓄热式换热器又称回流式换热器或蓄热器。此类换热器是借助于热容量较大的固体蓄热体，将热量由热流体传给冷流体。当蓄热体与热流体接触时，从热流体处接受热量，蓄热体温度升高后，再与冷流体接触，将热量传给冷流体，蓄热体温度下降，从而达到换热的目的。此类换热器结构简单，可耐高温，常用于高温气体热量的回收或冷却。其缺点是设备的体积庞大，且不能完全避免两种流体的混合。工业上最常见的换热器是间壁式换热器。根据结构特点，间壁式换热器可以分为管壳式换热器和紧凑式换热器。